【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，這種方式幾近絕跡。（2） PWM(每款調(diào)制) 變頻器輸出電壓的大小通過(guò)改變輸出脈沖的占空比來(lái)進(jìn)行調(diào)制。目前普遍應(yīng)用的是占空比按正些波脈寬調(diào)制方式（SPWM）3. 按直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能方式分（1） 電壓型變頻器：特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件采用大電容，負(fù)載的無(wú)功功率將由它來(lái)緩沖，直流電壓比較平穩(wěn)，直流電源內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源，故稱(chēng)為電壓型變頻器，常用于負(fù)載電壓變化較大的場(chǎng)合。（2） 電流型變頻器 ：特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，緩沖無(wú)功功率，即扼制電流的變化，使電壓接近正弦波，由于該直流內(nèi)阻較大，故稱(chēng)為電流源型變頻器（電流型）。其優(yōu)點(diǎn)是能扼制負(fù)載電流頻繁而急劇的變化，常用于負(fù)載電流變化較大的場(chǎng)合，其主電路下圖所示 電壓型變頻器主電路結(jié)構(gòu) 4. 按供電電壓不同分類(lèi)可分為低壓變頻器（110V,220V,380V）,中壓變頻器（500V,660V,1140V）,高壓變頻器（3KV, 10KV）,三種。5. 按控制方式分類(lèi)可分為U/F控制方式 轉(zhuǎn)差率控制方式 矢量控制方式 矢量轉(zhuǎn)矩控制方式和直接轉(zhuǎn)矩控制方式等。6. 按功能用途分類(lèi) （1）通用變頻器：通常指沒(méi)有特殊功能 要求不高的變頻器，由于分類(lèi)的界限不是很分明，所以絕大多數(shù)變頻器都可以歸入這一類(lèi)中。（2） 風(fēng)機(jī) 水泵用變頻器：其主要特點(diǎn)是過(guò)載能力弱，具有閉環(huán)控制PID調(diào)節(jié)功能，并具有“一控多”的切換功能。（3） 高性能變頻器：通常指具有矢量控制，并能進(jìn)行四象限運(yùn)行的變頻器，主要用于對(duì)機(jī)械特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求較高的場(chǎng)合。（4） 具有電源再生功能的變頻器：當(dāng)變頻器中直流母線上的再生電壓過(guò)高時(shí)，能將直流電源逆變成三相交流電反饋給電網(wǎng)，這種變頻器主要用于電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于再生狀態(tài)的場(chǎng)合，如起重機(jī)械的吊鉤電動(dòng)機(jī)等。（5） 其他專(zhuān)業(yè)變頻器：如電梯專(zhuān)業(yè)變頻器 紡織專(zhuān)業(yè)變頻器 張力控制專(zhuān)業(yè)變頻器 中頻變器等。 變頻器的主要功能（1） 全范圍轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能由于電動(dòng)機(jī)繞組中阻抗的作用，采用U/F控制的變頻器在電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行區(qū)域會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩不足的情況。全范圍轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能的變頻器在電機(jī)加減速和正常運(yùn)行的所有區(qū)域中可以根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)調(diào)節(jié)U/F值，對(duì)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行補(bǔ)償。（2） 防失速功能變頻器的防失速功能包括加速過(guò)程的防失速功能 恒速過(guò)程的防失速功能和減速過(guò)程的防失速功能三種。加速和恒速過(guò)程防失速功能的基本作用是：當(dāng)電動(dòng)機(jī)由于加速過(guò)快或負(fù)載過(guò)大等原因出現(xiàn)過(guò)電流現(xiàn)象時(shí)，變頻器將自動(dòng)降低輸出頻率，以避免出現(xiàn)過(guò)電流使保護(hù)電路動(dòng)作而停止工作。（3） 過(guò)載轉(zhuǎn)矩限定運(yùn)行功能該功能的作用是對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行保護(hù)并保證運(yùn)行的連續(xù)性。利用該功能可以對(duì)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩極限進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到該設(shè)定值時(shí)，變頻器停止工作并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。（4） 運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)顯示功能 該功能主要用于檢測(cè)變頻器的工作狀態(tài)并及時(shí)顯示。（5） 自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行功能 該功能的作用是使變頻器能自動(dòng)選擇工作參數(shù)，使電動(dòng)機(jī)在滿(mǎn)足負(fù)載轉(zhuǎn)矩要求的情況下以最小電流運(yùn)行。（6） 自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能當(dāng)電源電壓下降時(shí)，使用自動(dòng)電壓調(diào)整功能可以維護(hù)電動(dòng)機(jī)的高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。（7） 外部信號(hào)控制功能 變頻器通常都具有通過(guò)外部信號(hào)控制變頻器的啟/停的功能。（8） 直流制動(dòng)功能 當(dāng)需要電動(dòng)機(jī)減速 或停止時(shí)，可以采用直流制動(dòng)。其基本原理是：通過(guò)逆變器的開(kāi)關(guān)器件由變頻器的直流側(cè)電源在電動(dòng)機(jī)的繞組上施加脈沖直流電流，由于繞組的電感作用，在電動(dòng)機(jī)的定子繞組內(nèi)流過(guò)直流電，從而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。(9) 頻率給定功能 變頻器常見(jiàn)的頻率給定方式主要有：操作面板給定 外接信號(hào)給定 模擬信號(hào)給定和通信方式給定等。(10) 基本頻率和最高頻率 電動(dòng)機(jī)的額定頻率稱(chēng)為變頻器的基本頻率。當(dāng)頻率給定信號(hào)為最大時(shí)，變頻器的給定頻率成為最高頻率。(11) 上限頻率和下限頻率 上限頻率與下限頻率是調(diào)速系統(tǒng)所要的變頻器工作范圍，根據(jù)調(diào)速系統(tǒng)的工作需要進(jìn)行設(shè)定。(12) 點(diǎn)動(dòng)頻率 生產(chǎn)機(jī)械在調(diào)試的過(guò)程中，以及每次新的加工過(guò)程開(kāi)始前，常需要進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制。變頻器可根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的特點(diǎn)和要求，預(yù)先一次性的設(shè)定一個(gè)點(diǎn)動(dòng)頻率，每次點(diǎn)動(dòng)時(shí)都在該頻率下運(yùn)行，而不必變動(dòng)已經(jīng)設(shè)定好的給定頻率。(13) 加速時(shí)間的設(shè)定 異步電動(dòng)機(jī)在額定頻率和電壓下直接啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流很大。使用變頻器后，由于其輸出頻率可以從很低時(shí)開(kāi)始，頻率上升的快慢可以任意設(shè)定，從而可以有效地將啟動(dòng)電流限制在一定范圍內(nèi)。 從減小電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的角度來(lái)說(shuō)，加速時(shí)間設(shè)定得長(zhǎng)一些，但若加速時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)影響系統(tǒng)的效率。(14) 減速時(shí)間的設(shè)定 變頻器減速時(shí)間有倆種：一種是工作頻率從基本頻率降到0Hz所需的時(shí)間；另一種是工作頻率從最高頻率降低到0Hz所需的時(shí)間。所有變頻器中，減速時(shí)間的設(shè)定范圍和升速時(shí)間相同。 變頻器的基本構(gòu)成 如下圖所示為通用變頻器控制原理框圖，它通常由主電路和控制回路倆部分組成。1 主電路部分： 變頻器主電路給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源，它是變頻器電力變換部分，圖 所示為典型的電壓逆變器電路。其主電路由三部分組成：將工頻電源變換成直流功率的”整流器“，吸收在整流和逆變時(shí)產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。另外，若異步電動(dòng)機(jī)需要制動(dòng)時(shí)，附加“制動(dòng)回路”。（1） 整流器。在中小容量的變頻器中，整流器一般由不可控的整流而二極管構(gòu)成全波整流橋，把工頻電源變換成直流電源，也可用兩組晶閘管變流器構(gòu)成可逆變流器。（2） 平波電路。整流器輸出的直流電壓是含有電源6倍頻率的脈動(dòng)直流電壓，必須加以濾波。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容來(lái)吸收脈動(dòng)電壓（電流）。（3） 逆變器。逆變器是變頻器的核心部件之一，它的基本作用是在控制回路的作用下將平波回路輸出的直流電變成頻率 電壓可調(diào)的交流電源。（4） 制動(dòng)回路。在電動(dòng)機(jī)減速過(guò)程中，逆變器輸出的交流電頻率下降，由于慣性原因，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速會(huì)短時(shí)間高于同步轉(zhuǎn)速，處于再生制動(dòng)狀態(tài)，它會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)通過(guò)逆變電路對(duì)濾波電容反向充電，使電容兩端電壓升高，達(dá)到危險(xiǎn)的地步。通常變頻器用可逆變流器向電源反饋或設(shè)置制動(dòng)回路把再生功率消耗掉，以免直流電路電壓上升。2 控制回路部分 變頻器的控制回路主要是向主電路提供控制信號(hào)，其主要任務(wù)是完成對(duì)逆變器開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)控制和提供多種保護(hù)功能?？刂品绞接心M控制和數(shù)字控制兩種。通用變頻器控制回路主要由主控板 鍵盤(pán)與顯示板 電源板與驅(qū)動(dòng)板 外接控制電路等構(gòu)成。1） 主控板 主控板是變頻器運(yùn)行的控制中心，其核心器件是控制器或數(shù)字信號(hào)處理器，其主要功能如下：（1） 接受并處理從鍵盤(pán) 外部控制電路輸入的各種信號(hào)，如修改參數(shù) 正/反轉(zhuǎn)指令等。（2） 接受并處理內(nèi)部的各種采樣信號(hào)，如主電路中電壓與電流的采樣信號(hào) 各部分溫度的采用信號(hào)等。（3） 向外電路發(fā)出控制信號(hào)及顯示信號(hào)，如正常運(yùn)行信號(hào) 頻率到達(dá)信號(hào)等；檢測(cè)主電路的電壓 電流等，一旦發(fā)現(xiàn)過(guò)載或者過(guò)電壓等異常情況，立刻發(fā)出保護(hù)指令進(jìn)行保護(hù)或停車(chē)，并輸出故障信號(hào)。2） 鍵盤(pán)與顯示板 鍵盤(pán)與顯示板總是組合在一起，鍵盤(pán)向主控制板發(fā)出各種信號(hào)或指令，主要用于向變頻器發(fā)出運(yùn)行控制指令或修改運(yùn)行數(shù)據(jù)等。3） 電源板與驅(qū)動(dòng)板變頻器的內(nèi)部電源普遍使用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，具有體積小效率高等優(yōu)點(diǎn)。電源輸入為變頻器主回路直流母線電壓或?qū)⒔涣?80V整流。通過(guò)脈沖變壓器的隔離變換和變壓器副邊的整流濾波可得到多路輸出直流電壓。它主要提供如下直流電源。（1） 主控板電源：具有極好穩(wěn)定性和抗干擾能力的一組直流電源。（2） 驅(qū)動(dòng)電源：逆變電路中上橋壁的三只逆變驅(qū)動(dòng)電路的電源是相互隔離的三組嘟嚕電源，下橋壁三只逆變管驅(qū)動(dòng)電源則可共地，但驅(qū)動(dòng)電源與主控板電源必須可靠接地。（3） 外控電源：為變頻器外電路提供的穩(wěn)恒直流電源。4） 外接控制回路外接控制回路可實(shí)現(xiàn)由電位器 主令電器 繼電器及其他自控設(shè)備對(duì)變頻器的運(yùn)行控制，并輸出其運(yùn)行狀態(tài) 故障報(bào)警 運(yùn)行數(shù)據(jù)信號(hào)等。它一般包括：外部給定電路 外接輸入控制電路 外接輸出電路 報(bào)警輸出電路等。 變頻器的工作原理圖 1．交直交變頻器交直交電壓型變頻器是通用變頻器的主要形式。圖23所示為電壓型交直交變頻器主電路的基本結(jié)構(gòu)。1）交直部分（1）整流電路。整流電路由VD1～VD6組成三相不可控整流橋，它們將電源的三相交流全波整流成直流。整流電路因變頻器輸出功率大小不同而異。小功率的變頻器，其輸入電源多用單相220V，整流電路為單相全波整流橋；功率較大的變頻器則一般用三相380V電源，整流電路為三相橋式全波整流電路。設(shè)電源的線電壓為UL，那么三相全波整流后平均直流電壓UD==380V=513V。（2）濾波電容器CF。整流電路輸出的整流電壓是脈動(dòng)的直流電壓，必須加以濾波。濾波電容CF的作用是：除了濾除整流后的電壓紋波外，還在整流電路與逆變器之間起去耦作用，以消除相互干擾，這就給作為感性負(fù)載的電動(dòng)機(jī)提供必要的無(wú)功功率。因而，中間直流電路電容器的電容量必須較大，起到儲(chǔ)能作用，所以中間直流電路的電容器又稱(chēng)儲(chǔ)能電容器。（3）限流電阻RL與開(kāi)關(guān)SL。由于儲(chǔ)能電容大，同時(shí)在接入電源時(shí)電容器兩端的電壓為零，故當(dāng)變頻器剛合上電源的瞬間，濾波電容器CF的充電電流是很大的。過(guò)大的沖擊電流將可能使三相整流橋的二極管損壞。為了保護(hù)整流橋，在變頻器剛接通電源后的一段時(shí)間里，電路內(nèi)串入限流電阻，其作用是將電容器CF的充電電流限制到允許的范圍以?xún)?nèi)。開(kāi)關(guān)SL的功能是：當(dāng)CF充電到一定程度后令SL接通，將RL短路掉。（4）電源指示燈HL。HL除了表示電源是否接通以外，還有一個(gè)十分重要的功能，即在變頻器切斷電源后顯示濾波電容器CF上的電荷是否已經(jīng)釋放完畢。由于CF的容量較大，而切斷電源又必須在逆變電路停止工作的狀態(tài)下進(jìn)行，所以CF沒(méi)有快速放電的回路，其放電時(shí)間往往長(zhǎng)達(dá)數(shù)分鐘。又由于CF上的電壓較高，如電荷不放完，在維修變頻器時(shí)將對(duì)人身安全構(gòu)成威脅，所以HL完全熄滅后才能接觸變頻器內(nèi)部的導(dǎo)電部分。2）直交部分（1）逆變管V1～V6。V1～V6組成逆變橋，把VD1～VD6整流后的直流電再“逆變”成頻率、幅值都可調(diào)的交流電。這是變頻器實(shí)現(xiàn)變頻的執(zhí)行環(huán)節(jié)，因而是變頻器的核心部分。當(dāng)前常用的逆變管有絕緣柵雙極晶體管（IGBT）、大功率晶體管（GTR）、可關(guān)斷晶閘管（GTO）及功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）等。（2）續(xù)流二極管VD7～VD12。續(xù)流二極管VD7～VD12的主要功能有：①電動(dòng)機(jī)的繞組是感性的，其電流具有無(wú)功分量，VD7～VD12為無(wú)功電流返回直流電源提供“通道”。②當(dāng)頻率下降、電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，再生電流將通過(guò)VD7～VD12返回直流電路。③V1～V6進(jìn)行逆變的基本工作過(guò)程：同一橋臂的兩個(gè)逆變管處于不停的交替導(dǎo)通和截止的狀態(tài)，在這交替導(dǎo)通和截止的換相過(guò)程中，也不時(shí)地需要VD7～VD12提供通路。（3）緩沖電路。在不同型號(hào)的變頻器中，緩沖電路的結(jié)構(gòu)也不盡相同。圖23所示是比較典型的一種，其功能如下所示。逆變管V1～V6每次有導(dǎo)通狀態(tài)切換成截止?fàn)顟B(tài)的關(guān)斷瞬間，集電極（C極）和發(fā)射極（E極）間的電壓UCE將極為迅速地由近乎0V上升至直流電壓值UD。這過(guò)高的電壓增長(zhǎng)率將導(dǎo)致逆變管的損壞，因此，C01～C06的功能便是降低V1～V6在每次關(guān)斷時(shí)的電壓增長(zhǎng)率。V1～V6每次有截止?fàn)顟B(tài)切換成導(dǎo)通狀態(tài)的接通瞬間，C01～C06上所充的電壓（等于UD）將向V1～V6放電。此放電電流的初始值將是很大的，并且將疊加到負(fù)載電流上，導(dǎo)致V1～V6的損壞。因此，R01～R06的功能是限制逆變管在接通瞬間C01～C06的放電電流。R01～R06的接入又會(huì)影響C01～C06在V1～V6關(guān)斷時(shí)降低電壓增長(zhǎng)率的效果。VD01～VD06接入后，在V1～V6的關(guān)斷過(guò)程中使R01～R06不起作用；而在V1～V6的接通過(guò)程中，又迫使C01～C06的放電電流流經(jīng)R01～R06。3）制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元（1）制動(dòng)電阻RB。電動(dòng)機(jī)在工作頻率下降過(guò)程中，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將超過(guò)此時(shí)的同步轉(zhuǎn)速處于再生制動(dòng)狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能要反饋的直流電路中，使直流電壓UD不斷上升，甚至可能達(dá)到危險(xiǎn)的地步。因此，必須將再生到直流電路的能量消耗掉，使UD保持在允許范圍內(nèi)，制動(dòng)電阻RB就是用來(lái)消耗這部分能量的。（2）制動(dòng)單元VB。制動(dòng)單元VB由大功率晶體管GTR及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，其功能是控制流經(jīng)RB的放電電流IB。 變頻器參數(shù)設(shè)置 常用變頻器在使用中，是否能滿(mǎn)足傳動(dòng)系統(tǒng)的要求，變頻器的參數(shù)設(shè)置非常重要，如果參數(shù)設(shè)置不正確，會(huì)導(dǎo)致變頻器不能正常工作。所以，用戶(hù)在正確使用變頻器之前，要對(duì)變頻器參數(shù)時(shí)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：（1）確認(rèn)電機(jī)參數(shù)，變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。（2）變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)辨識(shí)。（3）設(shè)定變頻器的啟動(dòng)方式，一般變頻器在出廠時(shí)設(shè)定從面板啟動(dòng)，用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)際情況選擇啟動(dòng)方式，可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種。（4）給定信號(hào)的選擇，一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式，面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通訊方式給定，當(dāng)然對(duì)于變頻器的頻率給定也可以是這幾種方式的一種或幾種方式之和。PID控制的原理和特點(diǎn) 在工程實(shí)際中,應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制,簡(jiǎn)稱(chēng)PID控制,又稱(chēng)PID調(diào)節(jié)。PID控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史,它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差,利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。比例（P）控制比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。積分（I）控制 在積分控制中,控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng),如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差,則稱(chēng)這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)